本發(fā)明屬于金屬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PSO-SVR的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼成分及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會進(jìn)步發(fā)展，礦產(chǎn)資源越來越少。不銹鋼作為生產(chǎn)生活中一種重要的基礎(chǔ)材料，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。人們對不銹鋼材的要求越來越高，在不同的環(huán)境條件下使用抗腐蝕性不同的不銹鋼材料。點(diǎn)蝕(pitting)是在金屬表面部位出現(xiàn)縱深發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態(tài)叫點(diǎn)蝕，又叫孔蝕或小孔腐蝕。以鋼材為例：不銹鋼表面微小“銹孔”的迅猛增加，是造成不銹鋼受到大規(guī)模腐蝕的主要原因。目前，在行業(yè)中通?？筛鶕?jù)不銹鋼材料的點(diǎn)蝕當(dāng)量值(PREN)來標(biāo)示其抗腐蝕能力。對于某種合金來講，PREN16越高，其耐點(diǎn)蝕越好。例如，不銹鋼的點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN16值大于32時，被認(rèn)為是耐海水腐蝕材料；雙相不銹鋼P(yáng)REN值高于40時，就可適用于H2S等惡劣環(huán)境之中。但是不銹鋼在EN10088-1:2005和ASTM G48-11中一直是標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定的。人們在研發(fā)新型不銹鋼鋼材過程中多數(shù)依靠經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行材料化學(xué)成分配比設(shè)計(jì)，這無疑會造成對資源的浪費(fèi)和研發(fā)成本的增加。因此如何尋找到一種抗腐蝕性能更好、更強(qiáng)的不銹鋼材料就顯得十分重要。研究人員重視探索不銹鋼的腐蝕機(jī)理，并尋找有效的模型以獲得抗腐蝕性能高的材料。所有的這些方法沒有太多的理論知識提供支持，而且結(jié)果也并不理想，所以就要尋找一種新的、更好的方法為不銹鋼材料化學(xué)成分配比提供更好的理論指導(dǎo)。
研究人員通過元素添加實(shí)驗(yàn)，改變不銹鋼的抗點(diǎn)蝕能力，再通過經(jīng)驗(yàn)公式/線性/非線性/ANN等方法對鋼材的點(diǎn)蝕電位與添加各元素組分進(jìn)行間接/直接關(guān)系的建模，以期達(dá)到提高不銹鋼的抗點(diǎn)蝕能力，獲得新型高抗點(diǎn)蝕不銹鋼的目的。但是往往存在：
(1)準(zhǔn)確性不高、穩(wěn)定性不強(qiáng)；訓(xùn)練速度慢；學(xué)習(xí)效果差；極易收斂于局部最優(yōu)處等；
(2)對小樣本、維數(shù)災(zāi)難、局部極小等問題不能很好的解決；
(3)不易獲得最優(yōu)組分和最大點(diǎn)蝕電位值，也不能很好的了解和掌握各個因素對點(diǎn)蝕電位的影響規(guī)律；
(4)不能為研發(fā)人員提供準(zhǔn)確的理論參考，容易造成資源和時間的浪費(fèi)，降低了研發(fā)效率，增加了研發(fā)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼及其制備方法，旨在解決背景技術(shù)提及的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼，該高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼按質(zhì)量比組分由Cr 22～26％、Mo 2.9～3.3％、N 0.28～0.36％、Fe 60.31～64.8％、C <0.03％組成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的制備方法，該高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的制備方法是將支持向量回歸(SVR)與粒子群尋優(yōu)(PSO)相結(jié)合，建立一種新的有效的SVR模型，并由此模型預(yù)測高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的最優(yōu)組分及對應(yīng)的最大點(diǎn)蝕電位，具體包括以下步驟：
改變元素Cr、Mo、N、Fe、C含量，采用電爐、真空感應(yīng)爐等方法制備具有不同元素含量的若干個不銹鋼樣品；
按照國標(biāo)電化學(xué)方法測量各樣品的點(diǎn)蝕電位值，采集各樣品Cr、Mo、N、Fe、C元素含量及對應(yīng)樣品的點(diǎn)蝕電位相關(guān)數(shù)據(jù)，利用所采集的訓(xùn)練樣本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)蝕電位與樣品元素含量之間的SVR模型；
利用檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型的準(zhǔn)確性或可靠性進(jìn)行評估、分析，若所建SVR模型預(yù)測的平均絕對百分誤差達(dá)到實(shí)用要求，則該模型可靠，否則改變訓(xùn)練樣本，重新訓(xùn)練以獲得新的SVR模型，再利用未參與建模訓(xùn)練的檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型進(jìn)行檢驗(yàn)，直到所建SVR模型的平均絕對百分誤差達(dá)到實(shí)用要求為止，此時的SVR模型即為最優(yōu)模型；
利用上述優(yōu)化的SVR模型，改變自變量(即不銹鋼各元素百分含量)值，經(jīng)過格點(diǎn)掃描，獲取具有最高點(diǎn)蝕電位時的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼所具有的各成分含量。
所述建立合適模型為：
(1)式中，y為目標(biāo)值(點(diǎn)蝕電位)，l為支持向量個數(shù)，αi,為拉格朗日乘子，k(x,xi)為核函數(shù)，b為偏差閾值，x為樣本自變量(不銹鋼各成分質(zhì)量百分含量)。
利用優(yōu)化的SVR模型獲取具有最高點(diǎn)蝕電位時的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼各成分含量后，再進(jìn)行樣品制備、點(diǎn)蝕電位測量等過程進(jìn)行驗(yàn)證。
所述優(yōu)化的SVR模型，利用優(yōu)化的SVR模型獲取高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼各成分含量，同時獲得高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼產(chǎn)品的最大點(diǎn)蝕電位值。
本發(fā)明提供的一種高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼及其制備方法，將其應(yīng)用到非標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕性能研究中，應(yīng)用所建SVR模型，通過格點(diǎn)掃描獲得不銹鋼的點(diǎn)蝕電位最大值及對應(yīng)的最優(yōu)配方(最優(yōu)配方(％)Cr:22～26、Mo:2.9～3.3、N:0.28～0.36、Fe:60.31～64.8、C:<0.03)；在最佳配方下，不銹鋼點(diǎn)蝕電位Ep>1200mV；其點(diǎn)蝕當(dāng)量指數(shù)PREN16>35，PREN30>40，可用做耐海水腐蝕材料，以及可用于含有H2S氣體的惡劣環(huán)境中；該SVR模型給出的最優(yōu)配方，可為新型高抗腐蝕不銹鋼材研發(fā)人員和工業(yè)生產(chǎn)提供很好的參考，可為提高鋼材抗腐蝕性能、減少研發(fā)試驗(yàn)次數(shù)和縮短研發(fā)周期提供科學(xué)指導(dǎo)，從而節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力和時間。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的制備方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼，該高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼按質(zhì)量比組分由Cr 22～26％、Mo 2.9～3.3％、N 0.28～0.36％、Fe 60.31～64.8％、C<0.03％組成。
如圖1所示：本發(fā)明實(shí)施例提供的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的制備方法，該高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的制備方法是將SVR與PSO相結(jié)合，建立一種新的有效的SVR模型，并由此模型預(yù)測高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼的最優(yōu)組分及對應(yīng)的最大點(diǎn)蝕電位，具體包括以下步驟：
S101：改變元素Cr、Mo、N、Fe、C含量，采用電爐、真空感應(yīng)爐等方法制備具有不同元素含量的若干個不銹鋼樣品；
S102：按照國標(biāo)電化學(xué)方法測量各樣品的點(diǎn)蝕電位值，采集各樣品Cr、Mo、N、Fe、C元素含量及對應(yīng)樣品的點(diǎn)蝕電位相關(guān)數(shù)據(jù)，利用所采集的訓(xùn)練樣本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)蝕電位與樣品元素含量之間的SVR模型；
S103：利用檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型的準(zhǔn)確性或可靠性進(jìn)行評估、分析，若所建SVR模型預(yù)測的平均絕對百分誤差達(dá)到實(shí)用要求，則該模型可靠，否則改變訓(xùn)練樣本，重新訓(xùn)練以獲得新的SVR模型，再利用未參與建模訓(xùn)練的檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型進(jìn)行檢驗(yàn)，直到所建SVR模型的平均絕對百分誤差達(dá)到實(shí)用要求為止，此時的SVR模型即為最優(yōu)模型；
S104：利用上述優(yōu)化的SVR模型，改變自變量(即不銹鋼各元素百分含量)值，經(jīng)過格點(diǎn)掃描，獲取具有最高點(diǎn)蝕電位時的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼所具有的各成分含量；
S105：應(yīng)用優(yōu)化的SVR模型所預(yù)測的具有最高點(diǎn)蝕電位時的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼所具有最優(yōu)組分，制備樣品并測量其點(diǎn)蝕電位，若達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或要求，即可推廣應(yīng)用。
所述建立合適模型為：
(2)式中，y為目標(biāo)值(點(diǎn)蝕電位)，l為支持向量個數(shù)，αi，為拉格朗日乘子，k(x,xi)為核函數(shù)，b為偏差閾值，x為樣本自變量(不銹鋼各成分質(zhì)量百分含量)。
利用優(yōu)化的SVR模型獲取具有最高點(diǎn)蝕電位時的高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼各成分含量后，再進(jìn)行樣品制備、點(diǎn)蝕電位測量等過程進(jìn)行驗(yàn)證。
所述優(yōu)化的SVR模型，利用優(yōu)化的SVR模型獲取高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼各成分含量，同時獲得高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼產(chǎn)品的最大點(diǎn)蝕電位值。
得到高抗腐蝕非標(biāo)不銹鋼產(chǎn)品后在實(shí)際生產(chǎn)中具體應(yīng)用。
本發(fā)明所建的計(jì)算模型是基于具有不同Cr、Mo、N、Fe、C含量及不同點(diǎn)蝕電位的36個不銹鋼樣本，利用其中的33個樣本進(jìn)行SVR訓(xùn)練建模，另外3個樣本作為測試樣本。從訓(xùn)練和測試誤差來看，所建SVR模型的平均絕對百分誤差(MAPE)都很小，其中訓(xùn)練樣本的MAPE為0.91％，大部分計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相當(dāng)接近，甚至有30組訓(xùn)練樣本的誤差趨于0，大大優(yōu)于NRM模型的MAPE(12.45％)；3個測試樣本中，本發(fā)明所建的SVR模型的MAPE為16.39％，而NRM模型的MAPE為53.31％；對SVR模型和NRM模型總體的MAPE的統(tǒng)計(jì)對比可得，本發(fā)明所建的計(jì)算模型具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，這說明所建的SVR模型是可靠有效的；利用所建SVR模型可以計(jì)算獲得Cr、Mo、N、Fe、C元素含量對不銹鋼點(diǎn)蝕電位的交互影響規(guī)律；利用所建SVR模型對不銹鋼點(diǎn)蝕電位對各元素的靈敏度分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)不銹鋼點(diǎn)蝕電位對Cr元素含量最敏感，而對N元素的含量表現(xiàn)最遲鈍。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。